Телесериал является плодом сотрудничества Стивена Моффата и Марка Гэтисса, каждый из которых уже занимался адаптацией викторианской литературы для телевидения. В 2007 году Моффат был сценаристом телесериала «Джекилл», снятого по мотивам повести «Странная история доктора Джекила и мистера Хайда», а Гэтисс стал автором сценария эпизода научно-фантастического телесериала «Доктор Кто» под названием «Беспокойный мертвец», снятого по мотивам произведений Чарльза Диккенса. Идея сериала возникла, когда Моффат и Гэтисс, работавшие в Кардиффе над «Доктором Кто», в поезде на Лондон обнаружили, что оба увлекаются детективами Дойля. Их идея заключалась в освобождении Холмса из тюрьмы его индустриальной эпохи. Вместо шляпы охотника за оленями и твидовых костюмов он приобрёл бы смартфон и никотиновые пластыри. Об историях о Шерлоке Холмсе Марк Гэтисс говорит следующее: «Когда я встречаю людей, которые не читали их, я всегда думаю, сколько интересного их [людей] ожидает». В Монте-Карло, на одной из церемоний награждения, продюсер Сью Вертью (англ.), супруга Стивена Моффата, поручила обоим авторам начать этап подготовки сценария к экранизации.
Мы хотели вытащить его из искусственного викторианского тумана и увидеть его таким, какой он есть. Шерлок Холмс на самом деле шикарный чудак из богатой семьи, этот жуткий учёный раскрыватель преступлений, который живёт в вашем городе. А Ватсон — солдат, из-за ранения демобилизованный с войны в Афганистане, и дома ему немного скучно, потому что он предпочёл бы вернуться на фронт. Потому разгадки преступлений вместе с психопатом его стимулируют.
—Стивен Моффат в интервью The Guardian
Гэтисс не одобрил последние телевизионные адаптации Шерлока Холмса, назвав их «слишком благоговейными и слишком скучными», стремясь вместо этого отходить от оригинала, как в фильмах 1930-х и 1940-х годов с Бэзилом Рэтбоуном в главной роли. В аудиокомментариях к DVD «Шерлока» Моффат и Гэтисс рассказывают, что они приняли за канон не только оригинал Конан Дойля, но и все ранее снятые истории о Шерлоке, в том числе фильмы с Рэтборном и фильмы компании Granada Television. Шерлок Холмс в исполнении Бенедикта Камбербэтча при раскрывании преступления пользуется современными технологиями — SMS, интернет, GPS. Пол Макгиган, который срежиссировал два эпизода «Шерлока», выказал мнение, что такой образ известного детектива сочетается с описанным Конан Дойлем и просто перенесён в современную обстановку — оригинальный Шерлок пользовался технологиями своего времени, проводил доступные ему лабораторные эксперименты. Бенедикт Камбербэтч добавляет: «Я сомневаюсь, что Холмс пользуется Википедией, но он использует технологии в качестве ресурсов». Многие моменты, связанные с именами и общением персонажей, были модернизированы. В «Шерлоке» оба главных героя называют друг друга по имени, а не по фамилии, общение между героями более неформально, отсутствуют приветствия на французском, а Шерлока и Джона порой принимают за гомосексуальную пару.(однако это не так)
Несмотря на осовременивание героя и истории, некоторые моменты всё же остались неизменными, например, адрес Холмса на улице Бейкер-стрит, его окружение и заклятый враг Мориарти. Джон Ватсон в исполнении Мартина Фримена — военный врач, недавно вернувшийся со службы в Афганистане; обсуждая создание образа Ватсона, который в оригинале был демобилизован после службы в период второй англо-афганской войны, Гэтисс отметил: «Эта та же самая война, подумал я. Та же непобедимая война».
Шестидесясятиминутный пилотный эпизод «Шерлока» был анонсирован на Эдинбургском международном телевизионном фестивале в августе 2008 года и готовился к трансляции во второй половине 2009 года. В случае успеха пилота было запланировано начать съёмки полного сериала. Тем не менее, первый вариант пилотного эпизода, который, по сообщениям, обошёлся в 800 000 фунтов стерлингов, был растиражирован СМИ как потенциально провальный. BBC решили отказаться от трансляции пилота и изменить формат сериала, сняв три полуторачасовых эпизода. Позже непоказанный вариант первой серии вышел на DVD вместе с первым сезоном. В аудиокомментариях к DVD создатели сериала отмечают, что BBC одобрили пилотную серию, но попросили изменить формат. По словам журналиста The Guardian Марка Лоусона (англ.), эпизод был существенно переписан и расширен, полностью изменён внешне, в плане декораций, звука и развития истории.